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科技日历丨一位德国天才天文学家逝世 留下行星运动三大定律启迪后人
2019-11-17 08:53 前瞻网   

1630年11月15日,德国著名天文学家约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)逝世,享年58岁。他发现了行星运动的三大定律,为其博得“天空立法者”的美名。而开普勒关于物理天文学的概念,对17世纪其他重要的世界体系建造者影响颇深,其中最著名的是牛顿。

开普勒出生于一个信奉新教的家庭,有六个兄弟姐妹,其中三个在很小的时候就去世了。他的父亲海因里希·开普勒(Heinrich Kepler)是一个博学的商人,受雇当雇佣兵,几乎不在家。当开普勒还是个孩子的时候,他得了眼疾,还留下了疤痕。

1576年,全家搬到伦贝格,开普勒先后就读于德国学校和拉丁学校。1583年,他通过了斯图加特的考试,1584年,他去了修道院学校阿德伯格研习会。两年后,他被莫尔布隆的一所高级研讨班录取,那也是一所修道院学校。1589年,他开始在图宾根大学(University of Tuebingen)攻读神学。

在这所大学,迈克尔·马埃斯特是数学和天文学教授,为传播哥白尼理论而奋斗。哥白尼认为,不是地球而是太阳位于太阳系的中心(日心说世界观)。这是开普勒第一次接触到日心世界观,他发现自己喜欢天文学和数学,从此如痴如狂。

1591年,开普勒顺利地取得了硕士学位,并继续他的神学研究。1594年,在完成学业之前不久,他去了格拉茨,在那里担任景观数学家和数学教师。

在格拉茨任教时,开普勒的任务是写占星历。在这方面他做得很好,很快就因占星术而出名。1596年,他出版了第一部天文学著作《宇宙之谜》。虔诚的开普勒坚信“世界”是由造物主上帝和谐地建造的。

1597年4月,他与芭芭拉·穆勒结婚。在1598年9月的反宗教改革运动中,所有新教神职人员和教师都被赶出了施第里尔。开普勒不得不离开,随后他于1600年去了布拉格,拜访了数学家和宫廷天文学家第谷·布拉赫。

第谷·布拉赫为鲁道夫二世皇帝工作,拥有当时最准确的经验数据和最精确的测量仪器。开普勒成为布拉赫的助手,在那里他看到了从经验上检验他的天文学理论的可能性。

然而好景不长,随着布拉赫越来越相信地心说,开普勒越来越相信日心说,团队合作不可避免地受到了干扰。在以地球为中心的世界观中,地球位于太阳系的中心,而不是太阳。而两人截然不同的性格加剧了这场冲突。因此,对于开普勒来说,很难获得布拉赫的观测数据,而这些数据对他的工作非常重要。

布拉赫和开普勒一起研究新的精确的行星表(鲁道夫星表)。布拉赫还让开普勒来确定火星的运动。天文观测结果表明,火星的运动与圆周运动不同。这个任务对开普勒来说是天赐之物,因为在他思考的过程中,他对行星的圆周运动提出了质疑,并提出了椭圆运动。

1601年,在第谷·布拉赫去世后,开普勒接手了他的工作,继承了布拉赫收集的大量天文数据,这些数据是通过肉眼艰苦观测得来的。1604年,他写了一篇关于超新星的报告,当时他正在研究新星天文学,写下了关于火星轨道的研究结果。这部著作于1609年出版。其中包括开普勒的前两个行星运动定律。

在伽利略·伽利雷通过望远镜观察了月球表面和木星的卫星后,开普勒知道后他也开始从事光学方面的研究。他制作了一架天文望远镜,并于1611年出版了一本关于光学的基础著作,名为《折光学》。

1611年7月,开普勒的妻子芭芭拉去世。两年后,他与第二任妻子苏珊娜·罗特廷格结婚。来到林茨后,开普勒仍在研究鲁道夫表。在林茨,开普勒寻找了一个和谐的宇宙模型。他理论基础来源于音乐。

1619年7月,他在书中发表了关于宇宙和谐的成果,称之为做“口琴”。该书第五卷包含开普勒著名的第三行星运动定律,利用数学原理将行星绕太阳公转的时间与行星与太阳的平均距离联系起来。在林茨,他又完成了两部著作:《哥白尼天文学概论》和《鲁道夫天文学》。

1626年,在反宗教改革的压力下,开普勒离开林茨和家人去了乌尔姆。在那里,他完成了1627年出版的《鲁道夫星表》。为了方便他在乌尔姆的贸易,他还接到了确定新计量单位的工作。

4年后,开普勒在雷根斯堡去世。他是仅次于伽利略和牛顿的现代最重要的自然科学家之一。然而几年后,他在雷根斯堡的坟墓在三十年战争的动乱中被毁。

在开普勒的一生中,他的研究进展缓慢,但后来对牛顿及其万有引力定律产生了重要影响。开普勒关于宇宙生日的计算,20世纪的科学家们发展了大爆炸理论,该理论表明他的计算误差约为137亿年。

为了纪念开普勒,美国时间2009年3月6日,世界首个用于探测太阳系外类地行星的太空望远镜在美国卡纳维拉尔角空军基地等待发射升空,太空望远镜以“开普勒”命名。

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责任编辑: 4041WCHEN

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